高速铁路隧道工程建设标准和施工技术课件

施工技术简介新奥法简介隧道开挖光面爆破技术简介隧道施工监测与检测技术探地雷达在隧道工程检测上的应用超前地质预报及TSP法简介隧道施工盾构法和TBM法简介隧道横断面有效净空尺寸的选择高速铁路隧道与普通铁路隧道的不同点高速铁路隧道主要技术标准简介第四章

高速铁路隧道建设标准及施工技术一

隧道工程设计要求二隧道工程施工技术4.1.1

高速铁路隧道的横断面1

隧道建筑限界；2

线路数量；3

线间距；4

应预留的空间，如安全空间、避难和救援空间、线路上部建筑维修空间等；5

考虑空气动力学影响所需的空间；6

设备安装空间等。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面横断面需要考虑的因素：普通铁道隧道、高铁、客运专线限界分为机车车辆限界、铁路建筑接近限界、标准轨距铁路隧道建筑限界。同时,施工工艺及材料的要求都是随着行车速度的增加不断加强的。随着列车时速的增加,隧道的内轮廓都有相应地增大。高铁（客运专线）建筑限界是不变的，而普速则根据列车类型及运行速度不同建筑限界不同。1 隧道建筑限界高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面普通地铁建筑限界形式有矩形隧道建筑限界、马蹄形隧道建筑限界、圆形隧道建筑限界、高架线及地面线建筑限界、车辆段车场线建筑限界。地铁的车辆限界与设备限界可由其车型得而统一，而其建筑限界还应根据隧道的具体形式根据公式计算得出。普通铁路隧道、高铁、客运专线限界形式都较为单一。1 隧道建筑限界高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面

轨面轨面线路中线高速铁路机车车辆限界高速铁路机车车辆限界单线隧道建筑限界隧道中线线路中线双线隧道建筑限界高速铁路的曲线半径均较大，故位于曲线上的隧道，原则上不考虑曲线加宽。我国高速铁路隧道建筑限界基本尺寸及轮廓图：高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面1 隧道建筑限界在通常情况下，高速铁路隧道考虑到空气动力学的特性，都采用单洞双线断面，较少采用双洞单线的断面。长大隧道，考虑维修养护条件及防灾的需求等，有时也采用双洞单线方案。单洞双线方案土建工程成本更高。一般情况下都应大于4.0m。我国高速铁路的线间距，目前暂定为5.0m。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面2 线路数量3 线间距安全空间：至少高为2.2m，宽为0.80m；避难和救援空间：在线路两侧设置一个贯通的避难和救援通道直通到隧道外

；建筑维修空间架设接触网设备空间：指在电气化铁道上需预留架设接触网等设备的空间。列车行车速度大于160km/h时考虑。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面4 预留空间5 考虑空气动力学影响所需空间高速铁路隧道的设计特点主要体现在隧道横断面的设计上。其横断面面积除了通常要考虑的隧道建筑限界和列车运营要求外，还必须考虑满足列车—隧道空气动力学的要求。根据我国高速铁路隧道的规定，要满足最大瞬变压力控制标准值3.0kPa/3s的要求。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面5 空气动力学所需空间即列车横断面积与隧道横断面积的比值,这里的隧道横断面积，通常是指轨道面以上的断面积。我国高铁隧道阻塞比暂定0.10～0.12。一些国家高速铁路隧道的基本参数国

家法国德国意大利日

本西班牙列车最高速度(km/h)270250250300220240300列车横断面积(㎡)1011-39.712.612.610隧道横断面积(㎡)718253.87660.563.875阻塞

比0.13~0.150.130.180.130.21~0.220.20~0.210.13线间距(m)4.24.74.011-04.24.34.5~4.7高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面5 空气动力学所需空间我国高速铁路横断面轮廓图（一）隧道横断面积（轨面以上）约为100m2高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面6 隧道横断面实例隧道横断面积（轨面以上）约为100m2我国高速铁路横断面轮廓图（二）高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面6 隧道横断面实例隧道横断面积（轨面以上）约为82m2信号公路标保护层空间德国高速铁路隧道横断面图加强导线接触网导线工作有效空间高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面6 隧道横断面实例隧道横断面积（轨面以上）约为76m2意大利高速铁路隧道横断面图高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面6 隧道横断面实例隧道横断面积（轨面以上）约为66m2FD5.30奥地利高速铁路隧道横断面图高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面6 隧道横断面实例隧道高度7.7m，宽度12.6m，阻塞比为0.12。日本中央新干线隧道横断面图（500km/h）高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面6 隧道横断面实例隧道横断面积（轨面以上）约为100m2西班牙高速铁路隧道横断面图高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.1

高速铁路隧道的横断面6 隧道横断面实例4.1.2

高速铁路隧道与普通铁路隧道的不同点当高速列车在隧道中运行时要遇到空气动力学问题，为了降低及缓解空气动力学效应，除了采用密封车辆及减小车辆横断面积外，必须采取有力的结构工程措施，增大隧道有效净空面积及在洞口增设缓冲结构；另外还有其它辅助措施，如在复线上双孔单线隧道设置一系列横通道；以及在隧道内适当位置修建通风竖井、斜井或横洞。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道与普通铁路隧道的不同点1 空气动力学问题高速铁路隧道的横断面较大，受力比较复杂，且列车运行速度较高，隧道维修有一定的时间限制，复合衬砌和整体式衬砌比喷锚衬砌安全，且永久性好，故一般不采用喷锚衬砌。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道与普通铁路隧道的不同点2 需采用复合衬砌或整体式衬砌序号类别标准单线双线1200km/h客货共线50m280m22200km/h客运专线53m287m23250km/h客货共线58m292m24250km/h客运专线5350km/h客运专线70m2100m2隧底结构由于在长期列车重载作用及地下水侵蚀的影响下极易产生破坏，从而引起基底沉陷、道床翻浆冒泥等病害，不但增加养护维修工作量，而且严重影响运营安全，尤其是高速铁路对隧道底部的强度较普通铁路要求更高，且高速铁路隧道断面跨度较大，因此要求高速铁路隧道铺底厚度不小于30cm。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道与普通铁路隧道的不同点3 需采用较厚的铺底混凝土隧道衬砌混凝土周围的地质环境复杂，对耐久性、抗渗性、抗冻性等耐久性指标应严格控制。4 高速铁路隧道衬砌必须采用高性能混凝土4.1.3

高速铁路隧道主要技术标准简介

隧道断面内轮廓主要依据：满足空气动力学效应满足铁路建筑限界要求养护、维修和救援空间要求《200公里暂规》规定：单线隧道内轨顶面以上净空面积应不小于50m2；双线隧道内轨顶面以上净空面积应不小于80m2。《高速暂规》规定：单洞双线隧道断面有效面积不宜小于100m2；单线隧道断面有效面积不宜小于70m2。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准1 隧道内轮廓《高速暂规》规定：隧道内安全空间应在距线路中线3.0m以外，单线隧道设在电缆槽一侧，多线隧道必须设在两侧。安全空间尺寸：高度不应小于2.2m，宽度不应小于0.8m。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准2 安全空间隧道衬砌采用复合式衬砌或整体衬砌，不得采用喷锚衬砌；衬砌形式均应采用曲墙式，III～VI级围岩衬砌应采用曲墙带仰拱，I、II级围岩地段可采用曲墙不带仰拱。各级围岩隧道结构及仰拱填充混凝土强度等级不应低于C25，钢筋混凝土强度等级不应低于C30高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准3 隧道衬砌连拱隧道衬砌结构高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准3 隧道衬砌500m以上的隧道应设贯通隧道的救援通道，双线隧道设置在两侧，单线隧道单侧设置。安全空间与救援通道示意图救援通道参数宽（m）高（m）距中线（m）200公里暂规1.252.2≥2.2高速暂规1.5≥2.2≥2.2高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准4 救援通道《200公里暂规》规定：长度在500m以上的隧道应设贯通整个隧道的救援通道，双线隧道在两侧设置，单线隧道在单侧设置；救援通道宽1.25m，高2.2m，外侧距线路中线不得小于2.2m。《高速暂规》规定：隧道内应设置贯通的救援道路，用于自救或外部救援。救援通道应设在安全空间一侧，距线路中线不应小于2.3m。救援通道走行面应不低于轨面高程。救援通道宽度不应小于1.5m，在装设专业设施处，宽度可减少0.25m；净高不应小于2.2m。救援通道的规定参考了德国规范，预留空间不控制隧道横断面大小，但与建筑限界一起可以作为控制隧道横断面宽度的依据。救援通道可部分侵入建筑限界，因为救援通道是在列车停运条件下才使用。根据德国规范，两端洞口救援通道的长度，在配备救援列车时为1000m，无救援列车时为500m，因为无车辆和带有呼吸面罩的工作人员不能及时走完较远的距离。实际设计时，紧急出口可与施工辅助坑道一并考虑。根据德国规范，救援通道的最小宽度应不小于1.25m。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准4 救援通道作用：减缓列车进入隧道产生的空气动力学效应。缓冲结构设置情况：设置缓冲结构考虑因素：列车类型及长度、隧道长度及横断面净空面积、隧道内轨道类型、洞口附近地形和洞口附近居民情况。结构形式应实用美观结构侧面或顶面应开减压孔

，开孔面积为隧道断面有效面积的0.2～0.3倍缓冲结构宜采用钢筋混凝土高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准5 缓冲结构辅助洞室为存放维修工具和其他部门需要的专用洞室。设置情况：洞室应沿隧道两侧交错布置，每侧布置间距应为500m左右，洞室尺寸宜参照现行《铁路隧道设计规范》大避车洞尺寸设计。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准6 辅助洞室在复合式衬砌隧道中，初期支护与二次衬砌之间应铺设防水板

，隧道两侧设有双侧排水沟。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准7 隧道防排水隧道处于富水地层应采用深排水沟，其设置情况如下：单线隧道，深排水沟可设在两侧原水沟下方；双线隧道，应设中心深排水沟。隧道衬砌背后应设置与深排水沟配套的纵、环向排水盲沟。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准7 隧道防排水通过合理设置隧道应急设备，达到隧道灾害事故早发现、快速救援的效果。应急设备设置情况：紧急呼叫电话交错设置，间距500m紧急出口通道两侧设置并设标示牌应急照明紧急出口、紧急电话和通道均设置高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准8 防灾救援隧道内照明考虑因素有维修养护、人员疏散通行要求、列车的亮度变化对旅客的影响。设置情况：长度大于100m的隧道内应设固定的电力照明。长度不小于500m的隧道内应设置应急照明设备。紧急呼叫电话处及紧急出口处、紧急出口通道内均应设置应急照明灯具。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准9 照明需要抗震设防措施：基本烈度为７度时的V～VI级围岩的双线隧道。基本烈度为8、9度时的IV～VI级围岩的单线隧道

和III～VI级围岩的双线隧道。设防区段：单线隧道不宜小于25m，双线隧道不宜小于35m。高速铁路隧道工程－4.1

隧道工程设计要求4.1.2

高速铁路隧道主要技术标准10 抗震设计1施工技术简介3光面爆破技术简介6超前地质预报7盾构工法和TBM法2新奥法简介4监测与检测技术5探地雷达的应用4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介⑴

工程的重要性⑵

工程地质与水文地质条件⑶

施工技术水平、机械设备情况⑷

施工中动力和原材料供应情况⑸

工程投资与运营后的社会效益和经济效益⑹ 对环境的保护要求⑺

施工单位的习惯做法1 影响施工方法的主要因素高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介Ⅴ级围岩浅埋或洞口地段采用双侧壁导 坑法，深埋地段采用环形开挖留核心土法或CRD工法；Ⅳ级围岩浅埋或洞口地段采用CRD工法或或CD工法，深埋地段采用短台阶法；Ⅲ级围岩采用台阶法；Ⅱ级围岩采用全断面法施工。按开挖隧道的横断面分部情形来分，以上开挖方法又可分为全断面开挖法、台阶开挖法和分部开挖法。2 建议开挖方法高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介全断面一次开挖法1) 适应条件⑴

Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级围岩⑵

大型施工机具(钻孔台车、模板台车等)⑶

经济性考虑：中长隧道。3 开挖方法-全断面开挖高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介纵断面工序展开图①

阿拉伯字1、2、3...表示挖掘;②

罗马字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ...表示支护；2)

施工顺序表示方法：

横断面工序图、习惯标注方法：3 开挖方法-全断面开挖高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介3)

施工特点⑴ 工序少，管理方便；⑵

进度快～大型机械、爆破效果好；⑶

对围岩扰动少～爆破1次；⑷ 要求地质条件较好。问题：地质条件变差时，大型机械怎么办？3 开挖方法-全断面开挖高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介4)

机械化施工的关键三条主要作业线：开挖作业线钻孔台车、装药台车、大型装碴机与运载车…锚喷作业线混凝土喷射机、喷射机械手、运输进料设施…模注混凝土衬砌作业线混凝土拌合、混凝土输送、防水层作业、衬砌模板…3 开挖方法-全断面开挖高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介1)

特点将断面从上至下分成2个或3个台阶开挖；随着台阶长度的调整，它几乎可以用于所有的地层，因而是在现场使用的主导方法。2)

种类长台阶法短台阶法超短台阶法3 开挖方法-台阶法高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介3)

选择台阶长度的条件初期支护闭合环的时间要求围岩越差，闭合时间要求越短，台阶必须缩短。施工机械的效率效率高，则可以缩短支护闭合时间，台阶可适当加长。原则：希望初期支护尽快闭合。围岩不好时，应以条件⑴为主；围岩较好时，应以条件⑵为主。3 开挖方法-台阶法高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介B(a)>5B12124)

施工工序-长台阶法台阶长度L≥5B，B为洞室的宽度。甚至可以上台阶先贯通，即为“半断面法”。特点：进度快，仅次于全断面法。适用于：Ⅲ～Ⅰ级围岩。3 开挖方法-台阶法高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介4)

施工工序-短台阶法台阶缩短：（1～1.5）B≤

L＜5B,特点：①

支护闭合时间加快，围岩稳定性增加；②

台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。适用于：Ⅴ、Ⅳ级围岩>(1～1.5)B(b)B11223 开挖方法-台阶法高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介4)

施工工序-超短台阶法上台阶长度仅为3～5m。特点：更有利于控制围岩变形，但上下台阶相隔太近，施工干扰大。适用于：软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩)B(c)<B(或3～5m)21213 开挖方法-台阶法高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.1

施工技术简介4)

施工工序短台阶施工注意：①

下半断面开挖应在上半断面初期支护基本稳定后才能进行；② 开挖后要及时喷砼，暴露时间愈长愈不安全；③

量测要及时，当位移速度加快时，应立即采取措施。3 开挖方法-台阶法4.2.1

施工技术简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术(a)211>5B2BB2(b)2>(1～1.5)B1112<B(或3～5m)12B(c)将3种台阶法放在一起比较：区别主要在台阶长度。高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术3 开挖方法-台阶法4.2.1

施工技术简介1）环形开挖留核心土法特点：①

留核心土支顶工作面，稳定性优于超短台阶法：②进度慢。适用于：土质或易坍塌的软弱围岩；小型施工机具。3 开挖方法-分部开挖法4.2.1

施工技术简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术核心土工字钢临时工作平台2）单侧壁导坑法特点：

①

洞室开挖跨度减小，有利于围岩稳定；②

导坑要闭合，增加了材料用量；③进度慢。适用于：断面跨度大，对地表沉陷有控制要求的软弱。3 开挖方法-分部开挖法4.2.1

施工技术简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术3）双侧壁导坑法(眼镜工法)特点：①双导坑，使洞室最大开挖跨度更小，稳定性增加；②耗材增加；③进度慢。适用于：对地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。3 开挖方法-分部开挖法4.2.1

施工技术简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.2

新奥法新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，简记为NATM（New

Austrain

Tunnelling

Method）。新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹教授于50年代提出的，它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起，作为主要支护手段的一种施工方法，经过一些国家的许多实践和理论研究，于60年代取得专利权并正式命名。4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1.及时性新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 新奥法特点2.封闭性由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度；同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 新奥法特点3.粘结性（1）联锁作用：即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 新奥法特点3.粘结性（2）复合作用：即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支架消极承担的弱点。4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 新奥法特点3.粘结性（3）增加作用：开巷后及时继进行喷锚支护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不评引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双方向受力状态，提高了围岩的粘结力和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 新奥法特点4.柔性喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充

分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变

形，防止围岩发生松动破坏。4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 新奥法特点“新奥地利隧道施工法”（NATM）法，包括三方面的内容：1、支护-围岩共同作用原理。2、柔性支护观点/锚喷网综合支护主要支护手段。3、设计、施工、监测一条龙作业方式。优点：较好利用岩体力学特性，充分发挥围岩的自身的承载能力，合理设计支护结构和施工顺序。4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术2 新奥法原理1）支护-围岩共同作用原理围岩既是生产支护荷载的主体，又是承受岩层荷载的结构，支护-围岩作为整体相互作用，共同承担围岩压力。摒弃了过去岩体作为对支护结构的荷载采用厚衬砌的传统做法。围岩压力是变形压力和松动压力的组合，大部分压力(特别是变形压力)由围岩自身承担，只有少部分转移到支护结构上；支护荷载既取决于围岩的性质，又取决于支护结构的刚度和支护时间；围岩的松动区和围岩内的二次应力状态又与支护结构的性质和支护时间有关。4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术2 新奥法原理支护时间刚度早晚刚柔支护-围岩共同作用原理图4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术2 新奥法原理2）柔性支护观点支护刚度不必太大，当支护做完后，能与岩体一起生产一定的位移，释放部分变形能，但又能使支护足以保持平衡，保持围岩稳定。柔性支护，尽早支护，既及时封闭围岩，防止风化，又能释放变形能，合理利用围岩与支护共同承担应力调整过程中的所有作用。支护结构为闭合环，锚喷网综合支护主要支护手段。4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术2 新奥法原理3）设计、施工、监测一条龙作业方式工程地质调查与相关实验工程开挖与支护设计施工与监测是否稳定4.2.2

新奥法简介高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术2 新奥法原理4.2.3

隧道开挖光面爆破技术简介光面爆破技术约在1950年发源于瑞典，1952年在加拿大首次应用。光面爆破的实质是一种控制岩体开挖轮廓的爆破技术，下图是一个典型的光面爆破炮眼效果图。4.2.3

隧道开挖光面爆破技术高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 简介普通爆破和光面爆破的效果(a)普通爆破(b)光面爆破4.2.3

隧道开挖光面爆破技术高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 简介(1)爆破后成型规整，符合设计轮廓，特别在松软岩层中更能显示出光面爆破的作用。光面爆破后通常可在新形成的壁面上残留清晰可见的半边孔壁痕迹。（2）光面爆破可以大大减少巷道的超挖量，提高施工质量，加快施工进度，节省大量的混凝土衬砌浇筑量。4.2.3

隧道开挖光面爆破技术高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术2 光面爆破特点（3）光面爆破对围岩的破坏要轻微得多。根据声波探测表明，采用光面爆破时，围岩松弛带的范围只是常规爆破方法的1/3~1/2，从而提高了围岩的稳定性，减少了支护工作量；采用光面爆破，围岩的壁面平整，危石少，撬顶工作简单，减轻了表面应力集中现象，避免局部冒落，增进了围岩的稳定和施工安全，并为喷锚支护的使用创造了有利条件。4.2.3

隧道开挖光面爆破技术高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术2 光面爆破特点对掘进巷道来说，爆破顺序是掏槽、崩落，最后周边眼光面爆破。在巷道掘进中采用光面爆破具有以下优点：①光爆锚喷施工质量好，减少了围岩的位移、松动和破坏，增加了安全性。唐山地震后，曾对开滦煤矿井下4515m光爆锚喷巷道作了震后检查，完好率达95

。4.2.3

隧道开挖光面爆破技术高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术3 光面爆破优点对掘进巷道来说，爆破顺序是掏槽、崩落，最后周边眼光面爆破。在巷道掘进中采用光面爆破具有以下优点：②减少超挖、节约材料，降低了成本。根据徐州矿务局统计，成本大约降低30

。据大秦线铁路施工统计，在19km隧道掘进中，如每循环超挖10cm，则相当于多挖1km相同断面隧道；全国每年各类巷道进尺约5000km，相当于多挖250km，浪费10多亿元。4.2.3

隧道开挖光面爆破技术高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术3 光面爆破优点光面爆破的优点在完整岩体中十分明显，可以直观地感到爆破后的开挖面光洁平整，岩体完整，爆破裂隙不发育，给人以安全感。在松软的岩石中，特别是在一些不均质的岩体和构造发育的岩体中采用光面爆破在减轻围岩的破坏，减少超挖以及避免产生冒顶等方面，仍起到很大作用4.2.3

隧道开挖光面爆破技术高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4 光面爆破技术总结4.2.4

隧道施工监测与检测技术为设计和修正支护结构形式和参数提供依据；正确选择开挖方法和支护施作时间；为隧道施工和长期使用提供安全信息；是研究新奥法力学机理和设计理论的重要途径。4.2.4

隧道监控量测高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 目的尽快埋设测点；进行一次量测的时间宜尽量短；传感元件要有较好的防震、防冲击波的能力，且能长期有效；测设的数据要求直观、正确、可靠；测试仪器要有足够的精度。4.2.4

隧道监控量测高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术2 基本要求工程地质与支护状况的观察隧道地表沉降量测4.2.4

隧道监控量测高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术3 量测内容和方法2）隧道地表沉降量测4.2.4

隧道监控量测高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术3 量测内容和方法地表沉降观测地表沉降观测3）

隧道净空收敛量测4.2.4

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隧道工程施工技术3 量测内容和方法洞周收敛量测洞周收敛量测4）

拱顶下沉量测4.2.4

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隧道工程施工技术3 量测内容和方法5）围岩内部位移量测围岩内部相对位移的测孔，一般与周边位移测线相应布置，以便使两项测试结果能够互相验证，协同分析和应用。围岩内部位移测孔布置4.2.4

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隧道工程施工技术3 量测内容和方法围岩内部位移量测6）钢支撑应力量测4.2.4

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隧道工程施工技术3 量测内容和方法钢支撑应力量测钢筋计测格栅应力7）

喷层应力量测4.2.4

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隧道工程施工技术3 量测内容和方法7）

喷层应力量测喷层应力测点的布置4.2.4

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隧道工程施工技术3 量测内容和方法8）

二衬应力量测二衬应力测点的布置4.2.4

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隧道工程施工技术3 量测内容和方法二衬应力量测监控量测及反馈技术是ADECO-RS

工法的重要组成部分,

也是不可缺少的部分。监控量测包括常规隧洞量测项目,

此外,

最重要的还有掌子面及其前方核心围岩的挤压变形量测,如果属于浅埋隧道,

当隧道上覆地层厚度允许时,最感兴趣的是量测隧道开挖到达以前的隧道开挖理论轮廓的径向变形(预收敛变形)。1）量测数据的处理与分析4.2.4

隧道监控量测高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4 监控量测数据处理与应用2）围岩稳定性判据如果位移时态曲线始终保持不断下降，这是稳定的标志。0

，说明位移速率当位移—时间曲线出现反弯点，也即位移出现反常的急剧增长现象时(状态或危险状态，应加密监视，并适当加强支护，必要时应立即停止开挖并进行施工处理。dt

2d2u

0

)，表明围岩和支护已呈不稳定dt

2d2u

4.2.4

隧道监控量测高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4 监控量测数据处理与应用量测数据的反馈信息反馈的目的，就是进行施工管理和调整支护设计，以确保施工的安全性和设计的经济性。施工管理量测的动态管理分为“量”和“质”2个方面，凡可以用数字大小表述的量测项目，归结为“量”的管理，如周边位移、拱顶下沉、锚杆轴力等。4.2.4

隧道监控量测高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4 监控量测数据处理与应用量测数据的反馈信息反馈修正设计信息反馈修正设计的内容：施工方法变更的建议；施工工序的更改；预留变形量的修改或确认；设计参数的修改或确认；采用辅助施工措施的建议。4.2.4

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隧道工程施工技术4 监控量测数据处理与应用4.2.5

探地雷达在隧道工程检测上的应用地质雷达仪是一种利用宽带高频电磁波信号探测介质分布的非破坏性的探测仪器。雷达发射的高频电磁波在物体内部传播时遇到不同介质的界面时，就会发生反射、透射和折射。介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量就越大；反射的电磁波被天线接收后，通过雷达主机记录反射回的电磁波，再通过处理形成断面的扫描图，得到目标物的情况。4.2.5

探地雷达在隧道工程检测上的应用高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 简介工程中使用400MHz以上频率的雷达天线，检测效率和精度比较高雷达检测资料中，可以清晰地识别出：衬砌中是否存在空洞、离析和脱空等质量问题精确地检测衬砌的厚度判断回填质量推断出钢筋的数量和位置等信息。4.2.5

探地雷达在隧道工程检测上的应用高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术1 简介以某隧道为例，图

为该隧道左边墙DK131+010~023段地质雷达剖面图，从图上可以清楚的看到钢筋的位置及数量，基本满足设计要求。4.2.5

探地雷达在隧道工程检测上的应用高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术图为某隧道拱顶DK131+204-194

段地质雷达剖面图，从图可以看出当混凝土背后不密实，混凝土与围岩之间有空隙时，由于空气与混凝土介电常数差别较大，电磁波在空隙界面将产生强反射信号。4.2.5

探地雷达在隧道工程检测上的应用高速铁路隧道工程－4.2

隧道工程施工技术4.2.6

TSP隧道工程检测上的应用采用TSP

(Tunnel

Seismic

Prediction)系统进行，TSP是一种新颖、快速、有效、无损的反射地震技术。它能预测隧道施工中的不良和特殊地质问题，分辨率高，预报距离长。预报的地质情况包括：①软弱岩层的分布、②断层及其影响带、③节理裂隙发育带、④含水情况、⑤溶洞、⑥围岩类别等，为短期地质超